Машине за торкретирање бетона

Драган Тимић, Димитрије Илић1)

РезимеПри изради јамских и других подземних просторија у досадашњој пракси у републици Србији се нејчешће користио поступак осигурања просторија уградњом ливеног бетона. Коришћење поступка осигурања подземних просторија торкретирањем је веома мало присутан иако овај поступак бетонирања просторија има низ предности у односу на ливени бетон. Поступак торкретирања се пуно користи у Немачкој, Аустрији, Словенији, Русији, Канади ..., не само у подземној експлоатацији минералних сировина већ и при изради тунела, комора, метроа и др. У раду је дат широк избор машина и уређаја за торкртирање, наведене су предности овог поступка бетонирања у односу на ливени бетон и наведени су искуствени подаци о коришћењу овог поступка бетонирања из РМУ „Јасеновац“, где се овај поступак низ година примењује.

AbstractInstalation of casted concrete during the process of making pits and other underground premises is the most used securing procedure in the Republic of Serbia. Concrete gunning procedure is significant less used, although it has multiple advantages over the casted concrete procedure. The concrete-gunning process is used a lot in Germany, Austria, Slovenia, Russia, Canada, etc., not only in the underground exploitation of mineral resources but also at making tunnels, chambers, metro and others. The paper gives a wide choice of machines and equipment for concrete-gunning, a list of the advantages of this procedure compared to the concreting using casted concrete and a list of empirical data of the use of this concreting procedure in RMU "Jasenovac", where this procedure is being applied for many years.

Увод

Један од највећих изазова у рудницима са подземном експлоатацијом, како са сигурносног тако и економског аспекта, представља квалитетно подграђивање и осигурање подземних рударских просторија. Питање је како рационално подградити капиталну рударску просторију у фази израде и одржати њену стабилност за време коришћења уз минималне трошкове. Што се тиче рудника угља тренутно се користе системи подграђивања са попустљивим челичним кружном подградом и са дрвеном трапезном подградом. У рудницима метала користе се, осим поменутих, и различити системи подграђивања анкерима, а често се, ако средина то дозвољава, и не врши подграђивање. Код примене бетонске подграде најчешће се примењује ливени бетон, торкрет бетон, а ређе подграђивање уградњом бетонско-арматурних блокова. Код уградње торкрет бетона користе се торкрет машине различитих конструкција, зависно од услова примене. У овом раду биће речи о произвођачима, карактеристикама и принципима рада ових машина. На основу исткустава стечених при коришћењу бетонске подграде у РМУ „Јасеновац“, биће речи о примени једне од ових

машина у конкретним условима подграђивања торкрет бетоном, као и о низу предности које ова врста подграде има у односу на ливени бетон.

Подграђивање торкретирањем

Подграђивање јамских просторија прсканим бетоном (торкретирање) представља поступак којим се мешавина цемента, агрегата и воде помоћу ваздушног притиска набацује на за то унапред припремљену подлогу. У рудницима са подземном експлоатацијом подграђивање прсканим бетоном је нашло примену или као самостална подграда или, што је најчешћи случај, у комбинацији са неком другом врстом подграде. Најчешће примењивана комбинација је бетон-челична мрежа. Прскани бетон примењује се самостално у повољним геолошким условима радне средине, у чврстим стенама где се не очекују велике деформације контуре просторије, где се наноси у танким слојевима, има заштитну улогу и искључиво је намењен површинској заштити стенске масе од пропадања и спречавању испадања и одроњавања. Када се прскани бетон наноси у дебљим слојевима уз различите комбинације са другим облицима подграде, што је најчешћи случај у рудницима угља, има функцију носеће подграде, јер је искуствено доказано да се са повећањем дебљине нанетог прсканог бетона може постићи исти ефекат као и код уградње ливене бетонске подграде. Због самог начина наношења (избацивање под притиском) везивање прсканог бетона са околном стенском масом је много боље него код монолитног бетона, а при томе сам поступак не захтева никакве посебне услове рада нити припремне радње..

Постоје две методе уграђивања прсканог бетона2):

1. Суви поступак

Код сувог поступка на млазнице се доводи компресованим ваздухом сува хомогенизована смеша бетона и на млазници кроз перфорирани прстен у суву смешу се додаје и распршује вода под притиском која се на тај начин меша са сувом смешом. Сува смеша се припрема на класичан начин у мешалицама за обичан бетон, транспортује се и убацује у компресиону посуду из које помоћу посебног уређаја под притиском улази у транспортне цеви на које је прикључен компримовани ваздух који смешу допрема до млазнице. Брзина торкрет бетона се у овом поступку може подешавати, а самим тим, брзина наношења и квалитет код овог поступка могу се подешавати променом отвора млазнице кроз које се смеша убрзава и усмерава на подлогу.

Предности: бољи квалитет бетона (због нижег водоцементног односа и веће енергије набацивања), једноставан и сигуран рад.

Недостаци: веома велики отпадни материјал који се као одскок одбија од подлоге, и прашина која се јавља при набацивању.

2. Мокри поступак

Код мокрог поступка цела мешавина припрема се и хомогенизује у мешалицама за обичан бетон и допрема у посуду са високим притиском из које се компресованим ваздухом гура у цеви са помоћу којих се транспортује и на крају набацује на место уградње. Торкрет бетон изведен мокрим поступком због већег водоцементног односа и мање енергије набацивања нешто је слабијег квалитета али је квалитет доста уједначен за разлику од сувог поступка. Овакав систем уградње има мањи одскок и не ослобађа прашину па се у новије време у свету све више употребљава у односу на суви поступак. Слабији квалитет основне мешавине се може успешно побољшати применом различитих хемијских додатака (пластификатора и суперпластификатора као и најновијим производима развијеним само за торкрет бетон). За израду бетонске мешавине торкрет бетона користе се исти материјали као и за обичне бетоне. Гранулометријски састав агрегата мора се налазити у истим границама као и код обичног бетона.

Подграђивање торкрет бетоном представља једноставан и брз начин подграђивања, нарочито код капиталних просторија отварања и разраде лежишта, чије су најбитније предности:

- Лакоћа уградње- Тренутно везивање за подлогу- Контролисана дебљина нанетог слоја- Брз пораст чврстоће- Компактност- Безбедност- Могућност једноставне уградње изнад главе- Квалитет и трајност

Машине за торкертирање

Класичан начин уградње бетона, који се састоји у ручном убацивању бетонске смесе у простор предвиђен за бетонску или армирано бетонску конструкцију, не примењује се у рударству, обзиром на мали учинак који се на овај начин постиже, и што је квалитет уграђеног бетона на тај начин веома неуједначен. Из тог разлога се у пракси за уградњу торкрет бетона користе различити механички уређаји које називамо пумпе за бетон или торкрет машине. Торкрет машине се могу користити за различите намене, на површини терена у разне грађевинске сврхе: за малтерисање великих површина, за бетонирање великих површина, за различите уградње бетона, као што су: ливење бетонских стубова, ливење бетонских портала, уградња бетона у темеље и сл. Поред поменутих примена на површини терена, значајна је и примена у радовима испод земљине површине. У

тим условима торкрет машине се користе приликом израде тунела у грађевинарству/нискоградњи и јамских просторија у рударству. Зависно од услова примене и места у којима се користе торкрет машине, постоје различите конструкције ових машина, чије се разлике пре свега огледају у:

- Габаритним димензијама машине - Називном напону машине - Стационарној конструкцији машине ( да ли је самоходна или покретна-на

прегуравање) - Конструкцији машине (са једном или две посуде, зависно од габарита)

Принцип рада ових машина огледа се у следећем3) и објашњен је на слици бр.1: смеса цемента и песка дозира се у посуду (1), под притиском сабијеног ваздуха долази у левак или конус (2), где доспева до дозатора који суву смесу распоређује у подједнаке порције. Свака од ових порција бива захваћена сабијеним ваздухом и кроз гумено црево (3) транспортована до млазнице (4), где се смеса меша са

водом (која се у млазнице доводи гуменим цревом (5)), стварајући бетонску масу која великом брзином излеће из млазнице (6).

Слика бр.1: Покретна торкрет машина са једном посудом и електричним мотором за дозирање намењена за јамске услове

Као и код свих радова на изради и уградњи бетона, веома је важно да руковаоц машинама за торкретирање буде увежбан и савестан. Пре употребе мора проверити црева под притиском, спојеве као и исправности свих делова комплетне опреме. Приликом торкретирања млазница се мора држати управно на

подлогу на удаљености од 60 до 120 cm. Млазница се мора кретати у виду спирале тако да један циклус у спирали обухвата површину дужине од 45 до 60 cm и висину од 15 до 25 cm. Ове напомене уз добар квалитет мешавине треба да дају уједначен квалитет и добро изведене радове на торкретирању. Овакве машине израђују се у две варијанте (са једном и са две посуде). Машина са једном посудом примењује се у случајевима када је простор ограничен. Недостатак овог типа машина је у томе што раде са прекидима, за разлику од варијанте са две посуде које су оспособљене да раде непрекидно. За погон дозатора могу се користити електромотори или мотори на „сабијени ваздух“.

Произвођачи и карактеристике торкрет машина4)

Производњом торкрет машина бави се мањи број произвођача у свету. Сви они главни акценат стављају на производњу различитих модела који се могу примењивати у различитим условима радне средине. У најпознатије произвођаче торкрет машина спадају: „Aliva“ (Швајцарска), „LEC“ (Кина), „Delta“ LTD (Турска).

Дате су карактеристике неких модела:

ALIVA 252

Ова машина је намењена радовима за које је битно имати малу снажну машину у малом простору, што је чини идеалним решењем за руднике са подземном експлоатацијом.

Техничке карактеристике:Варијанта: Основна / ВаздухКапацитет: 5 - 8 m3/h (електрични мотор) 3,5 - 11 m3/h (пнеуматски мотор)Даљина транспорта: 300/100 Запремина ротора: 16 lМаксимална величина зрна агрегата: 20 mmМаса: 800 kg

ALIVA 263

Намењена за радове и сувим и мокрим поступком, нешто већих димензија, али ипак погодна за коришћење у рударству

Техничке карактеристике:Варијанта: Основна / Проширена/ВаздухКапацитет: 4 - 15 m3/h (електрични мотор) 3,5 - 18 m3/h (пнеуматски мотор)Даљина транспорта: 300/100 (суви), 40/30 (мокри)Запремина ротора: 25 l

Максимална величина зрна агрегата: 20 mmМаса: 1500 kg

ALIVA 267

Нова генерација торкрет машина широког асортимана апликација, са могућношћу да прскају земљу или шљунак, даљинско управљање, лак сервис и одржавање.

Техничке карактеристике:Варијанта: Основна / Проширена / ВаздухКапацитет: 5 - 8 m3/h (електрични мотор) 3,5 - 16 m3/h (пнеуматски мотор)Даљина транспорта: 300/100 Запремина ротора: 16+26 lДозатор: 30 – 700 l/hМаксимална величина зрна агрегата: 20 mmМаса: 800 kg

DELTA mini

Још једна мала машина погодна за коришћење у рударству. Поседује подмазивање глицерином, даљински управљач, ваздушно - електромагнетни вентил, моторизовани вентил за ваздух, контролу капацитета регулатора.

Техничке карактеристике:Капацитет: 1 – 4 m3/hПотрошња ваздуха: 6 – 8 m3/minСнага електромора: 3 kWНапон: 3 x 380 V 50 HzПречник црева: 35 / 40 / 50 mmДимензије: 1400 x 730 x 1300Маса: 450 kg

DELTA Tiger

Мало озбиљнија машина Турског произвођача такође погодна за коришћење у рударству. Поред свега наведеног за претходни модел ова машина омогућава и суви и мокри поступак торкретирања.

Техничке карактеристике:Капацитет: 5 – 9 m3/hПотрошња ваздуха: 10 – 18 m3/minСнага електромора: 5,5 kWНапон: 3 x 380 V 50 Hz

Пречник црева: 50 / 65 mmДимензије: 1900 x 900 x 1400Маса: 700 kg

DELTA WD 290 Robot

Врхунац технологије за суво и мокро торкретирање. Аутоматска контрола протока, систем против заглављивања, синхронизована пумпа за додавање адитива, резервоар за воду,… Све у свему веома озбиљна машина која ипак својим габаритима захтева већи и комфорнији простор за примену.

Техничке карактеристике:Капацитет: 8 – 12 m3/hПотрошња ваздуха: 14 – 20 m3/minСнага електромора: 11+4+2x2,2+1,1 kWНапон: 3 x 380 V 50 HzДимензије: 7000 x 1800 x 3100Маса: 4500 kg

LEC LZ3 За крај једна машина Кинеског произвођача, приступачне цене погодна за коришћење у рудницима са подземном експлоатацијом. Поседује систем за спречавање лепљења материјала за лопатице ротора при проласку из коморе у комору.

Техничке карактеристике:Капацитет: 3 m3/hМаксимална дужина траснпорта материјала: 200 mМаксимална величина зрна агрегата: 20 mmПречник црева: 38 / 50 mmВисина бацања : 0,9 mСнага електромора: 3 kWМаса: 430 kg

Ово је мали део машина које се производе и служи само да покаже карактеристике и даље правце развоја. Разлике се огледају у конструкцији машине као и у њиховим капацитетима. У последње време, наглим развојем електронике и информационих технологија, произвођачи нуде и уређаје са којима је рад у потпуности аутоматизован, чиме се отклањају грешке настале утицајем човека.

Искуства у примени подграђивања торкретирањем

Искуства РМУ „Јасеновац“ у коришћењу ове врсте подграде су велика, зато што је део просторија отварања и разраде у овом руднику подграђен, што ливеним, што торкрет бетоном. При уградњи торкрет бетона коришћена је машина Руске производње „ALIVA 260“ за суво торкретирање, која се показала као добро решење за услове рада у поменутом руднику. Спецификације поменуте машине: Капацитет: 9 m3/h Снага електромотора: 5,5 kW Потрошња ваздуха: 24 m3/min Тежина: 1100 kgЦиклус се састојао у томе да се у једној смени постави мрежа у израђеној просторији дужине 6 m и изврши торкретирање у једном слоју дебљине 15 -20 cm. У следећој смени поставља се још једна мрежа и врши торкретирање у тањем слоју око 10 cm, чиме је циклус завршен. На основу свега поменутог искуствено се дошло до следећих закључака:

1. Најбољи ефекат се постиже уградњом арматурних мрежа у боку просторија, након чега се наносе слојеви торкрет бетона.

2. Деонице које су торкретиране непосредно након израде просторија дају боље резултате од деоница које где се каснило са торкретирањем.

3. Праћењем деформација на делу просторија подграђених ливеним и торкрет бетоном, утврђено је да су деонице које су бетониране торкрет поступком претрпеле мање деформација од деоница које су израђене од ливеног бетона

4. Обзиром да се у РМУ „Јасеновац“ капиталне просторије раде у кружном попречном пресеку ∅3500, код придржавања редоследа операција торкретирања (прво подни делови, бочни па делови изнад главе), одмах се добија жељени облик просторије, и у подинском делу се добија жељена равна површина за уградњу транспортних средстава.

5. Један циклус подграђивања од 6 m просторије остварује се за две смене, док је за уградњу подграде од ливеног бетона потребно три смене због великог обима припремних радова који претходе самом заливању бетоном.

1) ЈППЕУ РМУ „Јасеновац“2) http://www.grfic.com/betonblog/287-torkret-beton-mlazni-beton 3) Проф. Др. П. Јовановић, Израда подземних просторија великог профила,

Гарђевинска књига Београд, 19844) http://che.sika.com/aliva/ , http://www.deltaltd.com/